होम पेज / ब्लॉग / उद्योग / लिथियम बॅटरीचा विकास

लिथियम बॅटरीचा विकास

10 ऑक्टो, 2021

By hoppt

बॅटरी उपकरणाची उत्पत्ती लीडेन बाटलीच्या शोधापासून सुरू होऊ शकते. लीडेन बाटलीचा शोध डच शास्त्रज्ञ पीटर व्हॅन मुशेनब्रोक यांनी 1745 मध्ये लावला होता. लेडेन जार हे एक आदिम कॅपेसिटर उपकरण आहे. हे इन्सुलेटरद्वारे विभक्त केलेल्या दोन धातूच्या शीट्सपासून बनलेले आहे. वरील धातूचा रॉड चार्ज साठवण्यासाठी आणि सोडण्यासाठी वापरला जातो. जेव्हा तुम्ही रॉडला स्पर्श करता तेव्हा मेटल बॉल वापरला जातो तेव्हा, लीडेन बाटली अंतर्गत विद्युत ऊर्जा ठेवू किंवा काढून टाकू शकते आणि त्याचे तत्त्व आणि तयारी सोपे आहे. स्वारस्य असलेले कोणीही ते स्वत: घरी बनवू शकते, परंतु त्याच्या सोप्या मार्गदर्शकामुळे स्वत: ची डिस्चार्जची घटना अधिक गंभीर आहे. साधारणपणे, सर्व वीज काही तासांपासून काही दिवसांत सोडली जाईल. तथापि, लीडेन बाटलीचा उदय विजेच्या संशोधनात एक नवीन टप्पा चिन्हांकित करतो.

लीडेन बाटली

1790 च्या दशकात, इटालियन शास्त्रज्ञ लुइगी गॅल्वानी यांनी बेडकाचे पाय जोडण्यासाठी झिंक आणि तांब्याच्या तारांचा वापर शोधून काढला आणि त्यांना आढळले की बेडकाचे पाय मुरगळतात, म्हणून त्यांनी "जैवविद्युत" ही संकल्पना मांडली. या शोधामुळे इटालियन शास्त्रज्ञ अॅलेसॅंड्रो हे चक्रावले. व्होल्टाचा आक्षेप, व्होल्टाचा असा विश्वास आहे की बेडूकच्या पायांना मुरडणे हे बेडूकावरील विद्युत प्रवाहापेक्षा धातूद्वारे तयार केलेल्या विद्युत प्रवाहातून येते. गॅल्वानीच्या सिद्धांताचे खंडन करण्यासाठी, व्होल्टाने त्यांचा प्रसिद्ध व्होल्टा स्टॅक प्रस्तावित केला. व्होल्टेइक स्टॅकमध्ये जस्त आणि तांब्याचे पत्रे असतात ज्यामध्ये पुठ्ठा मिठाच्या पाण्यात भिजलेला असतो. हा प्रस्तावित केमिकल बॅटरीचा प्रोटोटाइप आहे.
व्होल्टेइक सेलचे इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 2H^++2e^-→H_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

व्होल्टेइक स्टॅक

1836 मध्ये, ब्रिटिश शास्त्रज्ञ जॉन फ्रेडरिक डॅनियल यांनी बॅटरीमधील हवेच्या बुडबुड्याची समस्या सोडवण्यासाठी डॅनियल बॅटरीचा शोध लावला. डॅनियल बॅटरीमध्ये आधुनिक रासायनिक बॅटरीचे प्राथमिक स्वरूप आहे. यात दोन भाग असतात. सकारात्मक भाग तांबे सल्फेट द्रावणात बुडविला जातो. तांब्याचा दुसरा भाग झिंक सल्फेटच्या द्रावणात बुडविला जातो. मूळ डॅनियल बॅटरी तांब्याच्या भांड्यात तांबे सल्फेट द्रावणाने भरलेली होती आणि मध्यभागी सिरॅमिक सच्छिद्र दंडगोलाकार कंटेनर घातला होता. या सिरेमिक कंटेनरमध्ये, नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून झिंक रॉड आणि झिंक सल्फेट आहे. सोल्युशनमध्ये, सिरॅमिक कंटेनरमधील लहान छिद्रे दोन कळांना आयनची देवाणघेवाण करण्यास परवानगी देतात. आधुनिक डॅनियल बॅटरी हा परिणाम साध्य करण्यासाठी बहुतेक मीठ पुल किंवा अर्ध-पारगम्य पडदा वापरतात. कोरड्या बॅटरीने त्यांची जागा घेत नाही तोपर्यंत टेलीग्राफ नेटवर्कसाठी डॅनियल बॅटरीचा उर्जा स्त्रोत म्हणून वापर केला जात असे.

डॅनियल बॅटरीचे इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

डॅनियल बॅटरी

आतापर्यंत, बॅटरीचे प्राथमिक स्वरूप निश्चित केले गेले आहे, ज्यामध्ये सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड आणि इलेक्ट्रोलाइट समाविष्ट आहे. अशा आधारावर, पुढील 100 वर्षांत बॅटरीचा वेगवान विकास झाला आहे. फ्रेंच शास्त्रज्ञ गॅस्टन प्लांटे यांनी १८५६ मध्ये लीड-ऍसिड बॅटऱ्यांचा शोध लावला यासह अनेक नवीन बॅटरी सिस्टीम दिसू लागल्या आहेत. लीड-ऍसिड बॅटर्‍या त्याच्या मोठ्या आउटपुट करंट आणि कमी किमतीने सर्वांचे लक्ष वेधून घेतले आहे, त्यामुळे ती अनेक मोबाइल उपकरणांमध्ये वापरली जाते, जसे की सुरुवातीच्या इलेक्ट्रिक वाहने काही इस्पितळे आणि बेस स्टेशनसाठी बॅकअप पॉवर सप्लाय म्हणून याचा वापर केला जातो. लीड-ऍसिड बॅटरी मुख्यतः शिसे, शिसे डायऑक्साइड आणि सल्फ्यूरिक ऍसिड द्रावणाने बनलेल्या असतात आणि त्यांचे व्होल्टेज सुमारे 1856V पर्यंत पोहोचू शकते. आधुनिक काळातही, लीड-ऍसिड बॅटरी त्यांच्या परिपक्व तंत्रज्ञानामुळे, कमी किंमती आणि सुरक्षित पाणी-आधारित प्रणालींमुळे काढून टाकल्या गेल्या नाहीत.

लीड-ऍसिड बॅटरीचे इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

लीड-acidसिड बॅटरी

1899 मध्ये स्वीडिश शास्त्रज्ञ वाल्डेमार जंगनर यांनी शोधून काढलेली निकेल-कॅडमियम बॅटरी, लीड-अॅसिड बॅटरीपेक्षा जास्त ऊर्जा घनतेमुळे, सुरुवातीच्या वॉकमॅनसारख्या लहान मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये अधिक प्रमाणात वापरली जाते. लीड-अ‍ॅसिड बॅटरियांप्रमाणेच. 1990 पासून निकेल-कॅडमियम बॅटरी देखील मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जात आहेत, परंतु त्यांची विषाक्तता तुलनेने जास्त आहे आणि बॅटरीचा स्वतः एक विशिष्ट मेमरी प्रभाव असतो. म्हणूनच आपण अनेकदा काही वयस्कर प्रौढांना असे म्हणताना ऐकतो की रिचार्ज करण्यापूर्वी बॅटरी पूर्णपणे डिस्चार्ज केली पाहिजे आणि कचरा बॅटरी जमीन दूषित करेल, इत्यादी. (लक्षात घ्या की सध्याच्या बॅटरी देखील अत्यंत विषारी आहेत आणि त्या सर्वत्र टाकून देऊ नयेत, परंतु सध्याच्या लिथियम बॅटरीमध्ये मेमरी फायदे नाहीत आणि जास्त डिस्चार्ज बॅटरीच्या आयुष्यासाठी हानिकारक आहे.) निकेल-कॅडमियम बॅटरी पर्यावरणास अधिक हानीकारक असतात आणि त्यांच्या अंतर्गत प्रतिकार तापमानानुसार बदलेल, जे चार्जिंग दरम्यान जास्त विद्युत् प्रवाहामुळे नुकसान होऊ शकते. 2005 च्या सुमारास निकेल-हायड्रोजन बॅटऱ्यांनी हळूहळू ते काढून टाकले. आतापर्यंत, निकेल-कॅडमियम बॅटऱ्या क्वचितच बाजारात दिसत आहेत.

निकेल-कॅडमियम बॅटरीचे इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

निकेल-कॅडमियम बॅटरी

लिथियम मेटल बॅटरी स्टेज

1960 च्या दशकात, लोकांनी शेवटी अधिकृतपणे लिथियम बॅटरीच्या युगात प्रवेश केला.

1817 मध्ये लिथियम धातूचा शोध लागला आणि लोकांना लवकरच समजले की लिथियम धातूचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म मूळतः बॅटरीसाठी साहित्य म्हणून वापरले जातात. त्याची कमी घनता (0.534g 〖cm〗^(-3)), मोठी क्षमता (सैद्धांतिक 3860mAh g^(-1) पर्यंत), आणि त्याची क्षमता कमी आहे (मानक हायड्रोजन इलेक्ट्रोडच्या तुलनेत -3.04V). हे जवळजवळ लोकांना सांगत आहेत की मी आदर्श बॅटरीची नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री आहे. तथापि, लिथियम धातूमध्येच मोठ्या समस्या आहेत. हे खूप सक्रिय आहे, पाण्यावर हिंसकपणे प्रतिक्रिया देते आणि ऑपरेटिंग वातावरणासाठी उच्च आवश्यकता आहे. त्यामुळे बरेच दिवस लोक हतबल होते.

1913 मध्ये, लुईस आणि कीज यांनी लिथियम मेटल इलेक्ट्रोडची क्षमता मोजली. आणि इलेक्ट्रोलाइट म्हणून प्रोपिलामाइन द्रावणात लिथियम आयोडाइडसह बॅटरी चाचणी केली, जरी ती अयशस्वी झाली.

1958 मध्ये, विल्यम सिडनी हॅरिस यांनी त्यांच्या डॉक्टरेट प्रबंधात नमूद केले की त्यांनी वेगवेगळ्या सेंद्रिय एस्टर सोल्युशनमध्ये लिथियम धातू टाकला आणि पॅसिव्हेशन स्तरांच्या मालिकेची (पर्क्लोरिक ऍसिडमध्ये लिथियम धातूसह) निर्मिती पाहिली. लिथियम LiClO_4

प्रोपीलीन कार्बोनेटच्या पीसी सोल्युशनमधील घटना, आणि हे द्रावण भविष्यात लिथियम बॅटरीमध्ये एक महत्त्वपूर्ण इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली आहे) आणि एक विशिष्ट आयन ट्रान्समिशन इंद्रियगोचर आढळून आले आहे, त्यामुळे काही प्राथमिक इलेक्ट्रोडपोझिशन प्रयोग यावर आधारित आहेत. या प्रयोगांमुळे अधिकृतपणे लिथियम बॅटरीचा विकास झाला.

1965 मध्ये, NASA ने लिथियम पर्क्लोरेट पीसी सोल्यूशनमध्ये Li||Cu बॅटरीच्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग घटनांवर सखोल अभ्यास केला. LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl च्या विश्लेषणासह इतर इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली, या संशोधनाने सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट प्रणालींमध्ये खूप रस निर्माण केला आहे.

1969 मध्ये, पेटंटमध्ये असे दिसून आले की कोणीतरी लिथियम, सोडियम आणि पोटॅशियम धातूंचा वापर करून सेंद्रीय द्रावण बॅटरीचे व्यावसायिकीकरण करण्याचा प्रयत्न करू लागला.

1970 मध्ये, जपानच्या पॅनासोनिक कॉर्पोरेशनने Li‖CF_x ┤ बॅटरीचा शोध लावला, जेथे x चे गुणोत्तर सामान्यतः 0.5-1 असते. CF_x हा फ्लोरोकार्बन आहे. फ्लोरिन वायू हा अत्यंत विषारी असला तरी, फ्लोरोकार्बन स्वतःच एक ऑफ-व्हाइट नॉन-टॉक्सिक पावडर आहे. Li‖CF_x ┤ बॅटरीचा उदय ही पहिली खरी व्यावसायिक लिथियम बॅटरी म्हणता येईल. Li‖CF_x ┤ बॅटरी ही प्राथमिक बॅटरी आहे. तरीही, त्याची क्षमता प्रचंड आहे, सैद्धांतिक क्षमता 865mAh 〖Kg〗^(-1) आहे, आणि तिचा डिस्चार्ज व्होल्टेज लांब पल्ल्यामध्ये खूप स्थिर आहे. म्हणून, शक्ती स्थिर आहे आणि स्वयं-डिस्चार्ज इंद्रियगोचर लहान आहे. परंतु त्याची कमाल दर कामगिरी आहे आणि शुल्क आकारले जाऊ शकत नाही. त्यामुळे, Li‖CF_x ┤-MnO_2 बॅटरी बनवण्यासाठी ते सामान्यतः मॅंगनीज डायऑक्साइडसह एकत्र केले जाते, ज्या काही लहान सेन्सर्स, घड्याळे, इत्यादींसाठी अंतर्गत बॅटरी म्हणून वापरल्या जातात आणि काढून टाकल्या जात नाहीत.

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

Li||CFx बॅटरी योजनाबद्ध

1975 मध्ये, जपानच्या सान्यो कॉर्पोरेशनने Li‖MnO_2 ┤ बॅटरीचा शोध लावला, जी पहिल्यांदा रिचार्ज करण्यायोग्य सौर कॅल्क्युलेटरमध्ये वापरली गेली. ही पहिली रिचार्जेबल लिथियम बॅटरी म्हणून ओळखली जाऊ शकते. जरी हे उत्पादन त्या वेळी जपानमध्ये खूप यशस्वी झाले असले तरी, लोकांना अशा सामग्रीची सखोल माहिती नव्हती आणि त्यांना त्याचे लिथियम आणि मॅंगनीज डायऑक्साइड माहित नव्हते. प्रतिक्रियेमागे कोणते कारण आहे?

जवळजवळ त्याच वेळी, अमेरिकन पुन्हा वापरता येण्याजोग्या बॅटरी शोधत होते, ज्याला आपण आता दुय्यम बॅटरी म्हणतो.

1972 मध्ये, MBArmand (काही शास्त्रज्ञांची नावे सुरुवातीला भाषांतरित केलेली नव्हती) यांनी एका कॉन्फरन्स पेपरमध्ये M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (जेथे M हा अल्कली धातू आहे) आणि प्रुशियन निळ्या संरचनेसह इतर साहित्य प्रस्तावित केले. , आणि त्याच्या ion intercalation phenomenon चा अभ्यास केला. आणि 1973 मध्ये, बेल लॅब्सच्या जे. ब्रॉडहेड आणि इतरांनी धातूच्या डिचॅल्कोजेनाइड्समधील सल्फर आणि आयोडीन अणूंच्या इंटरकॅलेशन घटनेचा अभ्यास केला. आयन इंटरकॅलेशन घटनेवरील हे प्राथमिक अभ्यास लिथियम बॅटरीच्या हळूहळू प्रगतीसाठी सर्वात महत्वाचे प्रेरक शक्ती आहेत. मूळ संशोधन अचूक आहे कारण या अभ्यासांमुळे नंतर लिथियम-आयन बॅटरी शक्य होतात.


1975 मध्ये, एक्सॉनचे मार्टिन बी. डायन्स (एक्सॉन मोबिलचे पूर्ववर्ती) यांनी प्राथमिक गणना आणि ट्रांझिशन मेटल डिचॅल्कोजेनाइड्स आणि अल्कली धातूंच्या मालिकेतील आंतरकलेवर प्रयोग केले आणि त्याच वर्षी, एक्सॉनचे दुसरे नाव होते शास्त्रज्ञ एमएस व्हिटिंगहॅम यांनी पेटंट प्रकाशित केले. Li‖TiS_2 ┤ पूल वर. आणि 1977 मध्ये, Exoon ने Li-Al‖TiS_2┤ वर आधारित बॅटरीचे व्यावसायीकरण केले, ज्यामध्ये लिथियम अॅल्युमिनियम मिश्र धातु बॅटरीची सुरक्षितता वाढवू शकते (जरी अजून लक्षणीय धोका आहे). त्यानंतर, युनायटेड स्टेट्समधील एव्हरेडीने अशा बॅटरी सिस्टमचा वापर केला आहे. बॅटरी कंपनी आणि ग्रेस कंपनीचे व्यावसायिकीकरण. Li‖TiS_2 ┤ बॅटरी खर्‍या अर्थाने पहिली दुय्यम लिथियम बॅटरी असू शकते आणि ती त्यावेळची सर्वात लोकप्रिय बॅटरी प्रणाली देखील होती. त्या वेळी, त्याची उर्जा घनता लीड-ऍसिड बॅटरीच्या सुमारे 2-3 पट होती.

सुरुवातीच्या Li||TiS2 बॅटरीचे योजनाबद्ध आकृती

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

त्याच वेळी, कॅनेडियन शास्त्रज्ञ MA Py यांनी 2 मध्ये Li‖MoS_1983┤ बॅटरीचा शोध लावला, ज्याची ऊर्जा घनता 60-65Wh 〖Kg〗^(-1) 1/3C वर असू शकते, जी Li‖TiS_2 च्या समतुल्य आहे. बॅटरी यावर आधारित, 1987 मध्ये, कॅनेडियन कंपनी मोली एनर्जीने खरोखरच मोठ्या प्रमाणावर व्यावसायिकीकृत लिथियम बॅटरी लाँच केली, ज्याची जगभरात मोठ्या प्रमाणावर मागणी झाली. ही ऐतिहासिकदृष्ट्या महत्त्वाची घटना असायला हवी होती, पण गंमत अशी आहे की ती नंतर मोळीच्या ऱ्हासाला कारणीभूत ठरत आहे. त्यानंतर 1989 च्या वसंत ऋतूमध्ये, मोली कंपनीने त्यांची दुसऱ्या पिढीतील Li‖MoS_2┤ बॅटरी उत्पादने लाँच केली. 1989 च्या वसंत ऋतूच्या शेवटी, मोलीच्या पहिल्या पिढीतील Li‖MoS_2┤ बॅटरी उत्पादनाचा स्फोट झाला आणि मोठ्या प्रमाणात घबराट निर्माण झाली. त्याच वर्षाच्या उन्हाळ्यात, सर्व उत्पादने परत बोलावण्यात आली आणि पीडितांना भरपाई देण्यात आली. त्याच वर्षाच्या अखेरीस, मोली एनर्जीने दिवाळखोरी घोषित केली आणि 1990 च्या वसंत ऋतूमध्ये जपानच्या NEC ने ती विकत घेतली. उल्लेखनीय आहे की त्यावेळेस कॅनेडियन शास्त्रज्ञ जेफ डॅन मोली येथील बॅटरी प्रकल्पाचे नेतृत्व करत होते. ऊर्जा आणि Li‖MoS_2 ┤ बॅटरीच्या सतत सूचीला विरोध केल्यामुळे राजीनामा दिला.

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

तैवानने मोली एनर्जीने उत्पादित केलेली सध्याची 18650 बॅटरी विकत घेतली आहे

आतापर्यंत, लिथियम धातूच्या बॅटरी हळूहळू लोकांच्या नजरेतून बाहेर पडल्या आहेत. आपण पाहू शकतो की 1970 ते 1980 या कालावधीत, लिथियम बॅटरीवरील शास्त्रज्ञांचे संशोधन प्रामुख्याने कॅथोड सामग्रीवर केंद्रित होते. अंतिम उद्दिष्ट नेहमी संक्रमण मेटल डिचॅल्कोजेनाइड्सवर केंद्रित आहे. त्यांच्या स्तरित संरचनेमुळे (ट्रान्झिशन मेटल डिचॅल्कोजेनाइड्सचा आता द्विमितीय साहित्य म्हणून मोठ्या प्रमाणावर अभ्यास केला जातो), त्यांचे स्तर आणि लिथियम आयन समाविष्ट करण्यासाठी स्तरांमध्ये पुरेसे अंतर आहेत. त्या वेळी, या काळात एनोड सामग्रीवर खूप कमी संशोधन झाले होते. जरी काही अभ्यासांनी लिथियम धातूची स्थिरता वाढविण्यासाठी त्याच्या मिश्र धातुवर लक्ष केंद्रित केले असले तरी, लिथियम धातू स्वतःच खूप अस्थिर आणि धोकादायक आहे. मोलीच्या बॅटरीचा स्फोट ही जगाला धक्का देणारी घटना असली तरी लिथियम धातूच्या बॅटरीचा स्फोट झाल्याची अनेक प्रकरणे समोर आली आहेत.

शिवाय, लोकांना लिथियम बॅटरीच्या स्फोटाचे कारण चांगले माहित नव्हते. याव्यतिरिक्त, लिथियम मेटल एकेकाळी त्याच्या चांगल्या गुणधर्मांमुळे एक अपरिवर्तनीय नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मानली जात असे. मोलीच्या बॅटरीच्या स्फोटानंतर, लिथियम धातूच्या बॅटरींबद्दलची लोकांची मान्यता कमी झाली आणि लिथियम बॅटरियांचा काळ गडद झाला.

सुरक्षित बॅटरी असण्यासाठी, लोकांनी हानिकारक इलेक्ट्रोड सामग्रीपासून सुरुवात केली पाहिजे. तरीही, येथे अनेक समस्या आहेत: लिथियम धातूची क्षमता उथळ आहे, आणि इतर कंपाऊंड नकारात्मक इलेक्ट्रोडचा वापर नकारात्मक इलेक्ट्रोड संभाव्यता वाढवेल, आणि अशा प्रकारे, लिथियम बॅटरी एकूण संभाव्य फरक कमी होईल, ज्यामुळे कमी होईल. वादळाची ऊर्जा घनता. म्हणून, शास्त्रज्ञांना संबंधित उच्च-व्होल्टेज कॅथोड सामग्री शोधावी लागेल. त्याच वेळी, बॅटरीचे इलेक्ट्रोलाइट सकारात्मक आणि नकारात्मक व्होल्टेज आणि सायकल स्थिरतेशी जुळले पाहिजे. त्याच वेळी, इलेक्ट्रोलाइटची चालकता आणि उष्णता प्रतिरोधकता चांगली आहे. प्रश्नांच्या या मालिकेने शास्त्रज्ञांना अधिक समाधानकारक उत्तर शोधण्यासाठी बराच काळ गोंधळात टाकले.

शास्त्रज्ञांना सोडवण्याची पहिली समस्या म्हणजे सुरक्षित, हानिकारक इलेक्ट्रोड सामग्री शोधणे जी लिथियम धातूची जागा घेऊ शकते. लिथियम धातूमध्ये स्वतःच खूप जास्त रासायनिक क्रिया आहे, आणि डेंड्राइटच्या वाढीच्या समस्यांची मालिका वापर वातावरण आणि परिस्थितीवर खूप कठोर आहे आणि ती सुरक्षित नाही. ग्रेफाइट आता लिथियम-आयन बॅटरीच्या नकारात्मक इलेक्ट्रोडचा मुख्य भाग आहे, आणि लिथियम बॅटरीमध्ये त्याचा वापर 1976 पासून अभ्यास केला गेला आहे. 1976 मध्ये, बेसेनहार्ड, JO यांनी LiC_R च्या इलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषणावर अधिक तपशीलवार अभ्यास केला आहे. तथापि, जरी ग्रेफाइटमध्ये उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत (उच्च चालकता, उच्च क्षमता, कमी क्षमता, जडत्व, इ.), त्या वेळी, लिथियम बॅटरीमध्ये वापरलेले इलेक्ट्रोलाइट हे सामान्यतः वर नमूद केलेल्या LiClO_4 चे पीसी द्रावण आहे. ग्रेफाइटमध्ये एक महत्त्वपूर्ण समस्या आहे. संरक्षणाच्या अनुपस्थितीत, इलेक्ट्रोलाइट पीसी रेणू देखील लिथियम-आयन इंटरकलेशनसह ग्रेफाइट संरचनेत प्रवेश करतील, परिणामी सायकल कार्यक्षमतेत घट होईल. त्यामुळे ग्रेफाइटला त्या काळी शास्त्रज्ञांची पसंती नव्हती.

कॅथोड मटेरियलसाठी, लिथियम मेटल बॅटरी स्टेजच्या संशोधनानंतर, शास्त्रज्ञांना असे आढळले की लिथिएशन एनोड मटेरियल स्वतःच एक लिथियम स्टोरेज मटेरियल आहे ज्यामध्ये LiTiS_2, 〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) आणि याप्रमाणे, आणि या आधारावर, 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 आणि इतर साहित्य विकसित केले गेले आहे. आणि शास्त्रज्ञ हळूहळू विविध 1-मितीय आयन चॅनेल (1D), 2-आयामी स्तरित आयन इंटरकॅलेशन (2D), आणि 3-मितीय आयन ट्रांसमिशन नेटवर्क संरचनांशी परिचित झाले आहेत.

प्रोफेसर जॉन बी. गुडइनफ यांचे LiCoO_2 (LCO) वरील सर्वात प्रसिद्ध संशोधनही यावेळी झाले. 1979 मध्ये, Goodenougd et al. 2 मध्ये NaCoO_1973 च्या संरचनेवरील लेखाने प्रेरित झाले आणि LCO शोधून पेटंट लेख प्रकाशित केला. एलसीओमध्ये ट्रान्झिशन मेटल डिसल्फाइड्स सारखीच एक स्तरित इंटरकॅलेशन रचना आहे, ज्यामध्ये लिथियम आयन उलटे टाकले जाऊ शकतात आणि काढले जाऊ शकतात. लिथियम आयन पूर्णपणे काढले गेल्यास, CoO_2 ची क्लोज-पॅक केलेली रचना तयार होईल आणि ती लिथियमसाठी लिथियम आयनांसह पुन्हा घातली जाऊ शकते (अर्थात, वास्तविक बॅटरी लिथियम आयन पूर्णपणे काढू देत नाही, जे क्षमता लवकर क्षय होईल). 1986 मध्ये, अकिरा योशिनो, जो अजूनही जपानमधील असाही कासेई कॉर्पोरेशनमध्ये कार्यरत होता, त्यांनी प्रथमच एलसीओ, कोक आणि LiClO_4 पीसी सोल्यूशनचे तीन एकत्र केले, पहिली आधुनिक लिथियम-आयन दुय्यम बॅटरी बनली आणि सध्याची लिथियमची कोनशिला बनली. बॅटरी सोनीने त्वरीत "पुरेसे चांगले" वृद्ध माणसाचे LCO पेटंट लक्षात घेतले आणि ते वापरण्यासाठी अधिकृतता प्राप्त केली. 1991 मध्ये, एलसीओ लिथियम-आयन बॅटरीचे व्यापारीकरण केले. लिथियम-आयन बॅटरीची संकल्पना देखील यावेळी प्रकट झाली आणि त्याची कल्पना आजही चालू आहे. (हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की सोनीच्या पहिल्या पिढीतील लिथियम-आयन बॅटरी आणि अकिरा योशिनो देखील ग्रेफाइटऐवजी नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून हार्ड कार्बन वापरतात आणि वरील पीसीमध्ये ग्रेफाइटमध्ये इंटरकॅलेशन आहे)

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

सोनी लिथियम-आयन बॅटरीच्या पहिल्या पिढीचे प्रदर्शन

दुसरीकडे, 1978 मध्ये, आर्मंड, एम. यांनी वरील समस्येचे निराकरण करण्यासाठी पॉलिथिलीन ग्लायकॉल (पीईओ) एक घन पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट म्हणून वापरण्याचा प्रस्ताव मांडला की ग्रेफाइट एनोड सहजपणे सॉल्व्हेंट पीसी रेणूंमध्ये एम्बेड केला जातो (त्यावेळेस मुख्य प्रवाहातील इलेक्ट्रोलाइट अजूनही PC, DEC मिश्रित द्रावण वापरते), ज्याने पहिल्यांदा लिथियम बॅटरी प्रणालीमध्ये ग्रेफाइट टाकले आणि पुढील वर्षी रॉकिंग-चेअर बॅटरी (रॉकिंग-चेअर) ची संकल्पना प्रस्तावित केली. अशी संकल्पना आजवर कायम आहे. ईडी/डीईसी, ईसी/डीएमसी इ. सारख्या सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली, फक्त 1990 च्या दशकात हळुहळू दिसू लागल्या आणि तेव्हापासून त्या वापरात आहेत.

त्याच कालावधीत, शास्त्रज्ञांनी बॅटरीच्या मालिकेचाही शोध लावला: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ बॅटरी, Li‖V〖SE〗_2 ┤ बॅटरी, Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 बैटरी, LiO─ बैटरी Li ‖I_2 ┤बॅटरी इ., कारण ते आता कमी मूल्यवान आहेत, आणि संशोधनाचे फारसे प्रकार नाहीत म्हणून मी त्यांचा तपशीलवार परिचय करून देणार नाही.

1991 नंतर लिथियम-आयन बॅटरीच्या विकासाचा काळ म्हणजे आपण आता ज्या युगात आहोत.

सध्याच्या लिथियम-आयन बॅटरी सिस्टमचा परिचय, पुढील भाग येथे आहे.

बंद_पांढरा
बंद

येथे चौकशी लिहा

6 तासांच्या आत उत्तर द्या, कोणत्याही प्रश्नांचे स्वागत आहे!

    en English
    X
    [वर्ग^="wpforms-"]
    [वर्ग^="wpforms-"]